Têtes de lecture et mémoires magnétiques

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Têtes de lecture et mémoires magnétiques

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• Publié par: urotisad
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Extrait

Cet article présente deux applications de l’électronique despinqui ont ou vont révolutionner notre quotidien.

Les têtes de lecture pour disques durs, qui équipent maintenant tous les ordinateurs. C’est le composant clef qui a permis l’accroissement spectaculaire au cours des dix dernières années de la capacité de stockage informatique, à l’origine de la révolution numérique.

Les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM), qui pourraient permettre d’intégrer sur une même puce les fonctions logiques et une mémoire combinant vitesse, endurance et non-volatilité. Des efforts importants doivent cependant encore être menés pour résoudre les problèmes techniques auxquels se heurte toute nouvelle technologie avant de pouvoir être industrialisée en volume.

Reflets de la Physique n°18 12

Têtes de lecture et mémoires magnétiques Jean-Pierre Nozières([e-mail]) Crocus Technology, 5 place Robert Schuman, 38025 Grenoble Cedex

L’utilisation de phénomènes physiques nouveaux dans des dispositifs commer- ciaux est souvent longue à mettre en œuvre, en raison de l’inadéquation entre les per- formances « théoriques » revendiquées par les chercheurs, estimées dans des conditions idéales de fonctionnement, et les besoins « réels » des entreprises qui impliquent souvent des compromis liés aux conditions de fonctionnement et aux contraintes économiques. L’électronique despin, c’est- à-dire la convergence du nanomagnétisme et de l’électronique silicium, a démontré au cours des vingt dernières années qu’avec un peu de chance et beaucoup d’efforts, le transfert pouvait être très rapide. Les débuts : les têtes de lecture pour disques durs

Historique Depuis l’émergence des premiers disques durs au milieu des années 50, la techno- logie de lecture/écriture des données était restée immuable, basée sur le principe de

10000 2 1 Tbit/in 1000 2 100 Gbit/in 100 10 2 1 Gbit/in 1

0.01 2 1 Mbit/in 1E4

l’électro-aimant : un courant dans une bobine génère un champ magnétique (pour écrire), le champ magnétique rayonné par les domaines magnétiques écrits dans le support magnétique génère, dans une bobine, un courant induit (pour lire). Seule la technologie de fabrication de ces têtes de lecture dites « inductives » a évolué au cours du temps, passant d’électro-aimants patiemment bobinés à la main sur des noyaux macroscopiques de ferrite, aux têtes intégrées réalisées de manière massivement parallèle en technologie microélectronique. Avec l’explosion du numérique et les besoins croissants en capacité de stockage, les têtes inductives ont rapidement atteint leurs limites : en effet, lorsque les dimen- sions des « bits » individuels deviennent trop petites, la quantité de flux magnétique issu du support d’enregistrement est trop faible pour pouvoir être captée efficacement par la bobine. La découverte de la magnétorésistance géante en 1988, rapidement suivie de la mise au point des « vannes despin» (voir Refletsn°16, p. 6), version utilisable à

Têtes Têtes Têtes Record magnéto GMR TMR 2006 résistives 19962004 1990

2 2 kbit/in 1E6 1950 19601970 19801990 20002010 Date (année) 1. Évolution d pturestechnologiques.  ,  : démonstrations de laboratoire-  ,  : produits commerciaux. En bleu : technologie traditionnelle « longitudinale », où l’aimantation des domaines magnétiques d’enregistrement des données est parallèle au plan du disque (fig. 2b). En rouge : technologie PMR, commercialisée en 2006, où l’aimantation des domaines est perpendiculaire au plan du disque, ce qui permet d’augmenter la densité de stockage.